研究背景:
年龄相关性黄斑变性(AMD)是60岁以上人群不可逆视力丧失的首要病因,其中新生血管性AMD(nAMD)因脉络膜新生血管(CNV)形成导致近90%的重度视力损害。尽管抗血管内皮生长因子(VEGF)玻璃体腔注射是nAMD的一线治疗方案,但反复频繁的注射给患者带来沉重的心理和经济负担,长期依从性差;同时药物和操作的累积暴露增加了眼内感染、视网膜结构损伤等不良反应风险。此外,约60%患者对抗VEGF治疗反应不佳,且初始应答者中多数难以维持视力获益并最终产生耐药性。核仁素(Nucleolin, NCL)是一种多功能核仁蛋白,在VEGF诱导的肿瘤血管生成过程中可从细胞核转位至内皮细胞表面,成为血管生成内皮细胞的特异性标志物,其靶向适配体AS1411已在实体瘤临床试验中展开评估,但因需高剂量维持疗效而受限。靶向蛋白降解技术(TPD)中的蛋白水解靶向嵌合体(PROTAC)通过"事件驱动"的催化机制降解靶蛋白,具有低剂量、低耐药性的优势,但其在CNV治疗中的潜力尚未阐明。

针对上述问题,天津医科大学颜华/谢松波团队首先发现NCL在CNV病变中表达上调并定位于血管生成内皮细胞表面,为靶向降解NCL抑制CNV提供了理论依据。针对眼后段给药面临的严峻生理屏障,研究团队利用可生物降解且可编程的四面体框架核酸(tFNAs)作为多功能载体平台,构建了DNA基四面体纳米PROTAC递送系统。该平台整合了靶向递送、蛋白降解和穿透眼外屏障三重功能,实现了NCL靶向PROTAC的高效眼内递送和降解,为CNV相关眼底疾病的治疗开辟了新的策略方向。该文章于2026年6月30日以《Tetrahedral DNA nano-PROTACs enable enhanced ocular penetration and efficient nucleolin degradation for choroidal neovascularization therapy》为题发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》(DOI:10.1038/s41392-026-02761-x)。
(1)CNV病变及dNCL@tFNAs中NCL表达的表征
激光诱导的CNV小鼠模型中,Cy5标记的AS1411探针特异性蓄积于视网膜新生血管病变区域,且与CD31阳性新生血管共定位(图1a-c)。VEGF刺激可诱导人脐静脉内皮细胞(HUVECs)NCL向细胞膜表面转位,膜蛋白免疫印迹证实膜定位NCL表达升高(图1d-f)。AS1411适配体可在3 h内被HUVECs摄取。通过点击化学反应将叠氮修饰的AS1411适配体与沙利度胺-O-氨基-丙炔(CRBN配体)偶联合成NCL靶向PROTAC(dNCL),非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳证实dNCL及阴性对照dCTRL(AS1411替换为乱序适配体)合成成功(图1g)。dNCL转染HUVECs可剂量和时间依赖性地诱导NCL降解,而直接加入培养基无此效应(图1h、i)。tFNAs与dNCL杂交形成dNCL@tFNAs,琼脂糖凝胶电泳证实偶联成功(图1j);原子力显微镜显示tFNAs呈四面体结构,dNCL结合于四面体外部(图1k);Zeta电位由-9.42 mV变为-13.10 mV(图1l);动态光散射测得水合粒径由约11.78 nm增至19.61 nm(图1m);血清稳定性较tFNAs显著增强(图1n、o)。

图1. CNV病变中NCL的表达及dNCL@tFNAs的表征。(a)小鼠眼球切片Cy5-AS1411(绿色)、抗CD31抗体(红色)和DAPI(蓝色)免疫荧光代表性图像,白色虚线指示CNV区域;(b)CNV区域Cy5-AS1411平均荧光积分密度定量;(c)CNV区域Cy5-AS1411(绿色)、抗CD31抗体(红色)和DAPI(蓝色)免疫荧光代表性图像;(d)VEGF(100 ng/mL)刺激或未刺激12 h的HUVECs非通透免疫染色抗NCL抗体和Hoechst代表性图像;(e)VEGF(100 ng/mL)刺激或未刺激12 h的HUVECs膜NCL蛋白印迹分析及(f)定量;(g)dNCL、tFNAs和dNCL@tFNAs逐步合成示意图;(h)转染或直接加入500 nM dNCL或dCTRL 24 h的HUVECs蛋白印迹分析及(i)定量;(j)琼脂糖凝胶电泳显示dNCL@tFNAs逐步构建过程;(k)tFNAs(左,白色箭头指示四面体结构)和dNCL@tFNAs(右,白色箭头指示dNCL@tFNAs,粒径增大表明dNCL负载于四面体结构)的原子力显微镜图像及示意图;(l)tFNAs和dNCL@tFNAs的Zeta电位;(m)tFNAs和dNCL@tFNAs的粒径分布;(n)tFNAs和dNCL@tFNAs血清稳定性琼脂糖凝胶电泳及(o)定量。
(2)dNCL@tFNAs 能高效进入内皮细胞并降解 NCL
dNCL@tFNAs的细胞摄取效率显著高于dNCL,1 h即出现快速高效摄取,且随时间延长更多dNCL@tFNAs进入HUVECs并逃逸溶酶体(图2a-d)。dNCL@tFNAs对HUVECs具有强靶向特异性,VEGF刺激下其内吞可由膜NCL介导(图2e、f)。体外RPE渗透模型中,dNCL@tFNAs组下层荧光强度显著高于dNCL组,提示其具有眼屏障穿透能力(图2g、h)。巨胞饮抑制剂EIPA可显著降低dNCL@tFNAs的细胞摄取,提示其内化可能与巨胞饮途径相关。dNCL@tFNAs直接加入培养基可剂量和时间依赖性地有效诱导NCL降解,包括VEGF刺激后的膜NCL(图2i-m);该降解效应具有特异性,tFNAs和dNCL(直接加入)均无此作用(图2n、o)。蛋白酶体抑制剂MG132可阻断dNCL@tFNAs诱导的NCL降解,而溶酶体抑制剂氯喹(CQ)无此作用,提示其主要通过蛋白酶体途径介导NCL降解(图2p、q)。

图2. dNCL@tFNAs穿透RPE屏障并进入内皮细胞降解NCL。(a)流式细胞术及(b)定量分析vehicle、dNCL和dNCL@tFNAs(250 nM)处理3 h后HUVECs的摄取;(c)流式细胞术及(d)定量分析不同时间点dNCL@tFNAs(250 nM)的细胞摄取;(e)流式细胞术及(f)定量分析dNCL@tFNAs(250 nM)处理3 h后HUVECs和ARPE-19细胞的摄取;(g)体外渗透实验示意图,上层为ARPE-19单层,下层检测不同时间点荧光强度以评价dNCL-Cy5和dNCL-Cy5@tFNAs的渗透性;(h)渗透性定量;(i)蛋白印迹分析及(j)定量显示不同时间点dNCL@tFNAs(50 nM)处理的HUVECs;(k)蛋白印迹分析及(l)定量显示不同浓度dNCL@tFNAs处理9 h的HUVECs;(m)dNCL@tFNAs与放线菌酮(CHX)联合处理指定时间点的HUVECs NCL蛋白印迹分析;(n)50 nM vehicle、tFNAs-SC、tFNAs、dCTRL、dCTRL@tFNAs-SC、dNCL和dNCL@tFNAs直接处理9 h的HUVECs蛋白印迹分析及定量;(o)上述各组处理的HUVECs免疫荧光代表性图像;(p)dNCL@tFNAs(50 nM)联合MG132(10 µM)处理9 h的HUVECs蛋白印迹分析及定量;(q)dNCL@tFNAs(50 nM)联合CQ(10 µM)处理9 h的HUVECs蛋白印迹分析及定量。
(3)dNCL@tFNAs 显著抑制体外血管生成
VEGF诱导的异常新生血管是湿性AMD的主要病理特征,其可促使NCL从细胞核转位至细胞膜表面,促进内皮细胞迁移、增殖和血管生成(图3a)。无VEGF刺激时,dNCL和tFNAs对HUVEC迁移无显著影响;VEGF刺激下dNCL可抑制细胞迁移,可能归因于VEGF促进NCL向细胞膜表面转位后增强的摄取(图3b、c)。dNCL@tFNAs在无VEGF刺激时即可显著抑制内皮细胞迁移,VEGF存在时抑制作用更强(图3b、c)。管腔形成实验证实dNCL@tFNAs在有或无VEGF刺激时均可显著抑制血管生成,且VEGF刺激条件下抑制作用更强(图3d-f)。EdU增殖实验显示相同趋势(图3g、h),表明dNCL@tFNAs对VEGF诱导的血管生成具有增强的抑制活性。

图3. dNCL@tFNAs显著抑制体外血管生成。(a)dNCL@tFNAs穿透血-视网膜屏障并降解CNV区域血管生成内皮细胞NCL的模式示意图;(b)VEGF(100 ng/mL)刺激或未刺激后vehicle、dNCL、tFNAs和dNCL@tFNAs(50 nM)处理24 h的HUVECs划痕愈合代表性图像及(c)迁移面积百分比定量;(d)上述各组处理9 h的HUVECs血管生成代表性图像及(e)管腔节点数和(f)连接点数定量;(g)上述各组处理9 h的HUVECs EdU掺入代表性图像及(h)EdU阳性细胞百分比定量。
(4)结膜下注射的 dNCL@tFNAs 穿透眼部屏障并在 CNV 病变处积聚
dNCL@tFNAs经滴眼液和结膜下注射两种非玻璃体腔途径给药后,6 h时结膜下注射组眼球荧光强度更高、药物损失更少,且荧光信号可持续至48 h,显示出更优的递送特征(图4a-d)。结膜下注射dNCL@tFNAs(2 μM,2 μL)后6 h即可在视网膜检测到Cy5荧光信号,随时间延长逐渐蓄积并持续至48 h,而dNCL组视网膜几乎无荧光信号,提示其无法穿透血-视网膜屏障(图4e)。激光诱导7天后,CNV模型小鼠和正常小鼠结膜下注射dNCL@tFNAs(2 μM,2 μL)6 h后,dNCL@tFNAs优先蓄积于CNV病变区域,与CD31阳性新生血管强共定位,正常小鼠视网膜及CNV模型小鼠非病变区域均无显著Cy5信号蓄积,表明dNCL@tFNAs对病理性新生血管具有优异的靶向特异性(图4f-h)。

图4. 结膜下注射的dNCL@tFNAs特异性蓄积于CNV区域。(a)滴眼液和结膜下注射给药途径示意图;(b)滴眼液和结膜下注射dNCL@tFNAs 6 h后小鼠眼球荧光图像及定量;(c)dNCL@tFNAs(2 μM)不同时间点处理的小鼠荧光图像及(d)定量;(e)结膜下注射dNCL-Cy5和dNCL-Cy5@tFNAs(2 μM)不同时间点小鼠眼底切片荧光代表性图像;(f)正常和CNV模型小鼠结膜下注射dNCL-Cy5和dNCL-Cy5@tFNAs(2 μM)6 h后眼底切片荧光代表性图像,放大区域白色箭头自上而下分别指示正常小鼠视网膜血管、CNV模型小鼠非病变区域和CNV病变区域;(g)dNCL-Cy5@tFNAs与CD31在正常视网膜血管中的共定位代表性荧光图像及(h)CNV血管中的共定位代表性荧光图像,各图右下角标注Pearson相关系数。
(5)dNCL@tFNAs 在体内表现出优异的抗血管生成活性,且无明显毒性
激光诱导CNV小鼠模型中,dNCL@tFNAs(2 μM,2 μL)结膜下注射可显著降低CNV病变高度和面积,效果与玻璃体腔注射康柏西普(2 μL)相当,而dNCL和tFNAs无此作用(图5a-d);FFA显示dNCL@tFNAs和康柏西普均可显著减少CNV诱导的血管渗漏,dNCL和tFNAs则不能(图5e、f);脉络膜铺片证实dNCL@tFNAs和康柏西普可显著减小CNV体积,dNCL和tFNAs无此效应(图5g-i)。
安全性评价方面,dNCL@tFNAs结膜下注射7天后,角膜荧光素染色、眼底照相、OCT成像、视网膜厚度分析、视网膜组织TUNEL染色、RPE-脉络膜组织炎症因子(IL-1β、IL-6、TNFα)检测及视网膜电图均未见明显毒性反应(图6a-j);主要器官(心、肝、脾、肺、肾)H&E染色无显著病理改变;血清AST、ALT和BUN水平均在正常范围内(图6k-m),表明dNCL@tFNAs具有良好的眼局部和全身安全性。

图5. dNCL@tFNAs抑制激光诱导的CNV。(a)激光诱导CNV小鼠给药方案示意图,分别行结膜下注射PBS、dNCL(2 μL,2 μM)、tFNAs(2 μL,2 μM)、dNCL@tFNAs(2 μL,2 μM)或玻璃体腔注射康柏西普(2 μL);(b)CNV小鼠各病变区域OCT代表性图像,虚线指示CNV位置;(c)CNV厚度及(d)CNV面积定量;(e)CNV小鼠FFA代表性图像,虚线指示各病变区域;(f)血管渗漏面积定量;(g)CNV小鼠RPE-脉络膜铺片代表性图像,虚线指示各病变区域;(h)CNV体积及(i)NCL平均荧光积分密度定量。

图6. 结膜下注射dNCL@tFNAs的毒性评价。(a)vehicle、dNCL、tFNAs、dNCL@tFNAs或康柏西普处理1周后小鼠角膜荧光素染色代表性图像;(b)上述各组处理1周后小鼠视网膜明视野代表性图像;(c)上述各组处理1周后小鼠视网膜OCT代表性图像及(d)视网膜厚度定量;(e)上述各组处理1周后小鼠视网膜组织TUNEL染色;(f)IL-1β、(g)IL-6和(h)TNFα在RPE-脉络膜复合体中的含量;(i)上述各组处理1周后小鼠视网膜电图及(j)a波和b波振幅定量;(k)AST、(l)ALT和(m)BUN血清水平。
本研究鉴定核仁素(NCL)为CNV的优化递送和治疗靶点,证实NCL在CNV病变中表达上调并向血管生成内皮细胞膜表面转位。基于此,研究开发了基于四面体框架核酸(tFNAs)的NCL靶向PROTAC递送降解平台dNCL@tFNAs,该平台通过巨胞饮途径介导快速细胞摄取,有效逃逸溶酶体捕获,并借助泛素-蛋白酶体途径高效降解膜相关及胞内NCL。dNCL@tFNAs具有良好的血清稳定性,其载体功能不干扰dNCL的降解活性和靶向特异性。在激光诱导的CNV小鼠模型中,结膜下注射的dNCL@tFNAs可特异性蓄积于CNV病变区域,显著抑制CNV进展和血管渗漏,疗效与玻璃体腔注射康柏西普相当,同时展现出良好的眼局部和全身安全性。该研究为CNV及其他眼部新生血管疾病提供了一种低侵入性、高效的新型治疗策略,有望替代传统玻璃体腔注射成为临床可行的治疗方案。
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